Når du tænker på robuste materialer, der understøtter en bro eller bygning, tænker du måske ikke på elasticitet. Ved at hjælpe med at bestemme materialernes elasticitet bestemmer Youngs modul spændingen og belastningen. Dette mekaniske træk ved elasticitet forudsiger, hvordan et robust materiale vil deformere under en bestemt kraft. Da der er et direkte proportionalt forhold mellem spænding og belastning, repræsenterer en graf forholdet mellem trækspænding og belastning.
Youngs modulusberegninger vedrører elasticitet
Beregningerne fra Youngs modul afhænger af den anvendte kraft, materialetypen og materialets areal. Mediets spænding vedrører forholdet mellem den påførte kraft i forhold til tværsnitsarealet. Stammen betragter også ændringen i et materiales længde i forhold til dets oprindelige længde.
Først måler du den indledende længde af stoffet. Ved hjælp af et mikrometer identificerer du materialets tværsnitsareal. Derefter måles de forskellige diametre af stoffet med det samme mikrometer. Brug derefter forskellige slidsede masser til at bestemme den påførte kraft.
Da komponenterne strækker sig i forskellige længder, skal du bruge en Vernier-skala til at bestemme længden. Afslut til sidst de forskellige længdemålinger med hensyn til de anvendte kræfter. Youngs modulligning er E = trækspænding / trækstamme = (FL) / (A * ændring i L), hvor F er den påførte kraft, L er den oprindelige længde, A er det kvadratiske areal, og E er Youngs modul i pascaler (Pa). Ved hjælp af en graf kan du bestemme, om et materiale viser elasticitet.
Relevante applikationer til Youngs modul
Trækprøvning hjælper med at identificere stivheden af materialer ved hjælp af Youngs modulberegninger. Overvej et elastik. Når du strækker et elastik, anvender du en kraft til at udvide det. På et eller andet tidspunkt bøjer elastikken, deformeres eller går i stykker.
På denne måde evaluerer trækprøvning forskellige materialers elasticitet. Denne type identifikation kategoriserer hovedsageligt en elastisk eller plastisk opførsel. Derfor er materialerne elastiske, når de deformeres nok til at gå tilbage til den oprindelige tilstand. Imidlertid viser en plastisk opførsel af et materiale en ikke-reversibel deformation.
Hvis materialer oplever en omfattende mængde kraft, opstår et ultimativt brudpunkt for styrke. Forskellige materialer viser en højere eller lavere Youngs modulværdi. Med eksperimentel trækprøvning afslører materialer som nylon et højere Youngs modul ved 48 MegaPascal (MPa), hvilket indikerer et fremragende materiale til at skabe stærke elementer. Alumid, glasfyldt nylon og carbonmide viser også en høj Youngs modulværdi på 70 MPa, hvilket gør dem nyttige til endnu mere robuste komponenter. Moderne medicinsk teknologi bruger disse materialer og trækprøvning til at udvikle sikre implantater.